Сканирующее устройство для кристаллографических исследований Советский патент 1982 года по МПК H01J37/28 

I

Изобретение относится к микрозондовой технике и может быть использовано для исследования кристаллических структур.

Известно устройство индикации изображений в растровом электронном микроскопе 1.

Известно также устройство для проведения кристаллографических исследований, содержащее камеру образцов, в которую помещены объектодержатель с образцом, последователь но установленные электронную пушку, фокусирующую линзу и отклоняющую систему (ОС) , детектор вторичного излучения, установленный в камере образцов, и селекторную диафрагму. Электронный зонд отклоняется верхней секцией двухярусной ОС. Фокусирующая линза создает на поверхности образца изображение селективной диафрагмы, вследствие зонд качается относительно одной точки поверхности объекта. Сигнал отклонения, подаваемый на ОС, синхронизирован с сигналом отклонения луча кинескопа индикаторного блока благодаря чему на его экране формируется группа полос, характеризующих структуру кристаллической решетки в области, размеры которой определяются диаметром зонда 2.

Недостатком известного устройства являются трудоемкость процесса расшифровки картин электронного каналирования, связанная с тем, что информация представляется не в явном виде; невозможность получения какой-либо информации о распределении дислокаций по площади объекта, обусловленная тем, что информация,получаемая методом качающегося .зонда, носит интегральный характер; кроме того, устройство для реализации метода качающегося зонда принципиально не может обеспечить локальность выше сотен квадратных микрометров, ограниченную величиной сферической аберрации фокусирующей линзы. Цель изобретения - повышение точности оценки регулярности кристаллических структур. Указанная цель достигается тем, что в сканирующее устройство для кристаллографических исследований, содержащее камеру образца, в которой помещены объектодержатель образца , электронная пушка, фокусирую щие линзы, отклоняющая система и детектор вторичного излучения, связанный с индикаторным блоком, задаю щий генератор, подключенный к отклоняющей системе и индикаторному блоку, генератор ускоряющего напряжения, подключенный к электронной пушке, введена третья ступень отклоняющей системы, блок обработки сигнала детектора и блок формирования угла отклонения, причем вход блока обработки сигнала связан с де тектором вторичного излучения, а выход с индикаторным блоком, задающий генератор подключен к блоку обработки сигналов и к одному из входов блока формирования угла отклонения, второй вход этого блока связан с генератором ускоряющего напряжения, а его выход - с третьей ступенью отклоняющей системы. На чертеже представлена блок-схе ма устройства. Устройство содержит камеру 1 образцов , в которой помещены объекТодёржатель 2 образца, электронная пушка 3, фокусирующие линзы ,трехступенчатая отклоняющая система 5 детектор 6 вторичного излучения, блок 7 обработки сигнала детектора, индикаторный блок 8, задающий генератор 9, блок 10 формирования угла отклонения, генератор IT ускоряющего напряжения. Блок обработки сигна ла содержит последовательно соединенные аналого-цифровой преобразова тель, таймер, блок деления, компаратор и цифро-аналоговый преобразователь. Блок формирования угла отклонения состоит из генератора биполярного напряжения и схемы управления углом отклонения. Устройство работает следующим об разом. Исследуемый кристалл, расположен ный в -камере 1 образца и укрепленны в объектодержателе 2, облучается острофокусированным электронным зон 54 дом. При этом отклоняющая система 5 разворачивает зонд в растр, причем сигнал развертки растра на объекте и на индикаторном блоке 8 синхронизирован и осуществляется от одного задающего генератора 9. Строчная развертка - шаговая, число шагов (импульсов) равно числу элементов на строке, импульсы идут с частотойfo где п - число элементов на строке; TQ- время развертки строки. При этом импульсы-биполярные, что обеспечивает последовательное облучение каждой точки растра дважды. Величина угла отклонения пучка при облучении объекта определяется соотношением токов возбуждения на двух долинзовых ярусах отклоняющей системы и ее третьем, послелинзовом ярусе.Таким образом, вводя блок формирования угла облучения, можно управлять его величиной. Каждая точка растра облучается дважды под углами f 0-с1и tfnsO+dl, где б - угол, определяемый из условий ВулЬфа-Брагга, ad- постоянная величина, значение которой лежит в диапазоне (рад) .При облучении кристалла под углом 4 (это угол между осью пучка и выбранным кристаллографическ1 м направлением) электроны претерпевают интенсивное отражение от атомных плоскостей, т.е. отраженный ток будет достигать максимального значения Эатр 3„1с,,При угле облучения Ч а наблюдается аномальное поглощение электронов пучка, так называемый режим каналирования и, следовательно, отраженный сигнал будет приближаться к своему минимальному значению Зотр 3г„;;т1. Таким образом, для идеального кристалла, в котором отсутствуют дислокации, отношения этих двух сигналов , полученных из одной точки v|,zn ;,|Зтач.бУАУТ стремиться к нулю. С другой стороны, при нарушении регулярности кристаллической структуры ориентационные эффекты будут сказываться в меньшей мере и для аморфного тела этого отношения будет равно единице. Следовательно, величина ч лежащая в диапазоне от нуля до единицы, характеризует собой степень разупорядоченности кристаллической структуры. Блок формирования угла отклонения, введенный в устройство, предназначен для задания конкретного угла облучения объекта. Блок управления углом отклонения поддерживает постоя ными углы облучения всех точек по полю растра. Сигнал, отраженный образцом, попадает на детектор 6 вторичного излучения и далее через аналого-цифровой преобразователь по дается на таймер, производящий вре менное выделение парных сигналов, поступающих с каждой точки, в блок деления происходит вычисление отношения амплитуд эТих сигналов и дале в компараторе осуществляется дискри микация сигнала по величине ч,. Да лее сигнал поступает через цифроаналоговый преобразователь на индикаторный блок 8. . Благодаря наличию блока обработ ки сигнала детектора, блока формирования угла отклонения и .третьей ступени отклоняющей системы устройство позволяет получить на экране индикаторного блока наглядную картину распределения дислокаций на поверхности исследуемого образца. Это обеспечивает возможность отбраковки монокристаллических под ложек в процессе изготовления БИС. Формула изобретения Сканирующее устройство Для кристаллографических исследований,со5держащее камеру образца, в которой помещены объектодержатель образца, электронная пушка, фокусирующие линзы, отклоняющая система и детектор вторичного излучения,связанный с индикаторным блоком, задающий ге|Нератор, подключенный к отклоняю|щей системе и индикаторному блоку, генератор ускоряющего напряжения, подключенный к электронной пушке, о т я и ч а ю ( е е f я тем, чto, с целью повышения точности оцея4« ь-41егулярности кр стаппчческих Ьтй|ч ту0, 8 устройство введенв третья ступень отклоняющей системы блок обработки сигнала детектора и блок формирования угла отклонения, причем вход блока обработки сигнала связан с детектором вторичного излучения, а выход с индикаторным блоком, задающий генератор подключен к блоку обработки сигналов детектора и к одному из входов блока формирования угла ртклонения, второй вход этого, блока связан с генератором ускоряющего напряжения, а его выход - с третьей ступенью отклоняющей системы. ИСТОЧНИКИ Информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Англии 1393881, кл. Н 1 D, заявлен 26.04.72, опублик. 1.05.75. 2.Япония, прибор 39 50A-SDC. Проспект фирмы 3EOL (:лрототип).

2 ;